Toutouh, Azeddine, Educatief Ontwerpen, Natuurkunde

Het Verhelpen

Van Misconcepten

In De Optica

Gebruik Makend

Van De Predict,

Observe and

Explain Methode

Auteur: Azzedine Toutouh

Studentnummer: 12318280

Schoolvak: Educatief ontwerpen’

Begeleider: Erik Min & Jannet van Drie

Opleiding: Interfacultaire Lerarenopleiding, Universiteit van Amsterdam

Datum: 07-01-2019

Bibliografische referentie: Toutouh, A. (2018) Het Verhelpen van Misconcepten in de

Optica Gebruik Makend van de Predict, Observe and Explain Methode. Amsterdam: Interfacultaire Lerarenopleidingen UvA

2 |

Samenvatting

Dat leerlingen over misconcepten beschikken is een bekend probleem. Het is aan de docent om bewust te zijn van het bestaan van misconcepten en om daar in de lessen aandacht aan te besteden. Dit onderzoek legt de focus op de concepten die leerlingen hebben en ontwikkelen bij het natuurkundig begrip over het onderwerp optica. Om misconcepten te verhelpen zal de bestaande kennisstructuur van leerlingen geherstructureerd dienen te worden in een dusdanigheid dat zij de afwijkende concepten loslaten en wetenschappelijke geaccepteerde concepten toelaten. Misconcepten kunnen bestreden worden door middel van het creëren van een cognitief conflict. Bij misconcepten is het dus zo dat het foutief concept dat een leerling heeft dient omgezet te worden in een correct concept. Dit staat ook wel bekend als: ‘conceptual change.’ In dit onderzoek wordt de Predict-Observe-Explain (POE) methode toegepast om conceptual change te bewerkstelligen. De POE methode zal in dit onderzoek gebruikt worden om gedurende de lessenserie het begrip van leerlingen te controleren en stelt daardoor eisen aan de lessenserie. Zo moeten er gedurende de lessenserie voldoende POE momenten ingelast worden. Dit zal ervoor zorgen dat de lessen veel demonstraties en (gedachte)experimenten bevatten. Doordat de leerlingen de uitkomsten van bepaalde gebeurtenissen onderbouwend moeten voorspellen en bediscussiëren zorgt dit voor een verhoogd interactieniveau in de les.

In het onderzoeksplan zullen twee effectmetingen worden opgenomen. Het eerste effect kijkt naar de leerresultaten van de leerlingen. Hiervoor zullen de voormeting en de nameting dienen. Deze zullen met elkaar worden vergeleken en daaruit zal blijken of leerlingen nu minder misconcepten bezitten over het onderwerp licht. De tweede effectmeting zal proberen om de leereffecten te achterhalen die moeilijk objectief te toetsen zijn. Hiervoor zal een learner report gebruik worden. Met dit learner report zal er getracht worden om erachter te komen wat de leerlingen hebben geleerd over de lessenserie en de daarbij behorende POE methode en wat zij daaraan gehad hebben.

Na de voormeting konden er 7 misconcepten worden benoemd die meer dan de helft van de leerlingen bezaten. Uit de nameting is gebleken dat 2 van de 7 misconcepten nog steeds even sterk aanwezig zijn in de onderzoeksgroep. 3 misconcepten lijken na deze lessenserie te zijn verholpen, en 2 misconcepten zijn in sterkte toegenomen. Uit dit onderzoek kan niet afgeleid worden of het gebruik van de POE methode direct de gevonden verschillen in voormeting en nameting als gevolg heeft. Uit het learner report kan wel afgeleid worden dat leerlingen aangeven meer van elkaar geleerd te hebben doordat er gebruik is gemaakt van de POE methode aangevuld met een uitwisselingscomponent. Daarnaast is uit het learner report gebleken dat leerlingen doormiddel van het toepassen van de POE methode hebben geleerd dat redeneren belangrijk is.

3 |

Inhoudsopgave

1.3. De POE methode als oplossing ... 5

2. Empirische verkenning ... 7

2.1. Het probleem in de onderzoeksgroep... 7

2.1.1. Resultaten van de voormeting ... 8

3. Ontwerphypothese en ontwerpregels ... 9

3.1. Ontwerphypothese ... 9

3.2. Ontwerpregels ... 9

4. Onderzoeksplan met twee effectmetingen ... 10

4.1. Onderzoeksplan ... 10

4.2. Effectmetingen ... 10

5. Het ontwerp ... 12

5.1. Voorkennis ... 12

5.2. Beschrijving van de lessenserie ... 13

5.3. Uitvoering van de ontwerplessen ... 14

5.4. Uitvoering van de effectmetingen ... 15

6. Uitkomsten van de effectmetingen ... 17

6.1. Voormeting ... 17

6.2. Nameting ... 17

6.3. Verschillen tussen voormeting en nameting ... 18

6.4. Learner report ... 19

7. Conclusie en discussie ... 21

8. Analytische terugblik ... 23

Literatuur ... 24

Bijlagen ... 25

Bijlage A: Concept voormeting... 25

Bijlage B: Learner report ... 25

Bijlage C: Mindmap licht ... 25

Bijlage D: Concept nameting ... 25

Bijlage E: Lesmateriaal ... 25

4 |

1. Theoretische verkenning

Het voornaamste doel bij de instructie van wetenschappelijke onderwerpen is om bij leerlingen conceptuele kennis te ontwikkelen. Daartoe bieden docenten uitleg en betrekken leerlingen bij een verscheidenheid aan activiteiten. Het opdoen van conceptuele kennis is ook in natuurkunde onderwijs de primaire focus (Hammer, 1994). Echter bezitten leerlingen bij veel natuurkundige verschijnselen al een concept of theorie waarmee zij alle daagse dingen verklaren, voordat zij hierover conceptuele kennis opdoen in de klas. Het probleem is dat deze concepten vaak verkeerd zijn. Ondanks pogingen om wetenschappelijk geaccepteerde theorieën en concepten te onderwijzen blijken deze ideeën vaak hardnekkig te zijn om weg te werken. Hierdoor zijn deze misconcepten ook op de universiteit bij studenten terug te vinden (Uzun, et al., 2013). Misconcepten zijn concepten en overtuigingen over wetenschappelijke processen die door een persoon kan worden ontwikkeld op basis van alledaagse ervaringen, en die in tegenspraak zijn met de overtuigingen en theorieën van wetenschappers (Abdul Gafoor, 2008).

Een van de grootste misconcepten in de wetenschap is misschien wel dat wetenschap bestaat uit een collectie van feiten. In werkelijkheid is de wetenschap een doorgaand proces van het stellen van vragen en het bedenken van antwoorden op die vragen waarbij oude verklaringen worden vervangen door nieuwe verklaringen. Of zoals Henri Poincare schreef: “Science is built up of facts, as a house is with stones. But a collection of facts is no more a science than a heap of stones is a house.” Ook natuurkundige kennis is gebaseerd op het hebben van correcte verklaringen voor bestaande feiten. Conceptuele kennis kan dus gezien worden als een verklaring voor een bepaald feit. Het overbrengen van deze conceptuele kennis bij leerlingen is erg lastig doordat leerlingen de klas niet instappen met nul kennis over natuurkunde. De leerlingen hebben gedurende hun leven al te maken gehad met onder andere zwaartekracht, energie, bliksem, donder en licht en kunnen hier allerlei misconcepten op hebben bedacht. Piaget’s onderzoek naar de ideeën van kinderen over de wereld in 1929 en 1930 leverden een van de eerste indicaties op van het bestaan van misconcepten. Hierna volgden talrijke onderzoeken over de hele wereld die allen misconcepten aantoonden bij leerlingen met betrekking tot wetenschappelijke onderwerpen (Kuethe, 1963, Boyd, 1966, Doran, 1972, Za’rour, 1975, Lebouter, 1976). Ook uit Nederlands onderzoek door Stichting LeerplanOntwikkeling (SLO) blijkt dat leerlingen sterke opvattingen over hoe en waarom dagelijkse dingen zich voordoen mee de klas in nemen. Leerlingen refereren vaak naar deze aspecten van conceptuele kennis als gezond verstand of intuïtie (Boersma, et al., 2009).

1.1. Het ontwerpprobleem

Kortom, dat leerlingen over misconcepten beschikken is een bekend probleem. Het is aan de docent om bewust te zijn van het bestaan van deze misconcepten en om daar aandacht aan besteden. Dit onderzoek is met name gefocust op de concepten die leerlingen hebben en ontwikkelen bij het natuurkundig begrip over het onderwerp licht. Deze focus komt mede door de vraag vanuit de sectie natuurkunde op mijn stageschool, om een nieuwe invulling te geven aan het schoolexamen onderdeel optica in 4 HAVO. Momenteel wordt bij het onderwerp licht de stof uit de derde klas herhaald en is het meer een kwestie van het toepassen van de juiste formules en gaat het niet echt om begrip. Een leerling beschikt over een goed begrip over het onderwerp licht wanneer een leerling aan de hand van

5 | toepassingen van geometrische optica eigenschappen van licht kan beschrijven en analyseren. Uit vooronderzoek is gebleken dat er zich ook in deze klas misconcepten bij leerlingen voordoen met betrekking tot het onderwerp optica (wordt verder toegelicht in de empirische verkenning). Aangezien deze leerlingen in de 4e klas van hun middelbare schoolcarrière voor het laatst met dit onderwerp in aanraking komen, zal de kans groot zijn dat deze leerlingen deze misconcepten indien deze niet worden verholpen meenemen in hun vervolgonderwijs. Dit vraagt dus om een effectieve aanpak om deze misconcepten te herstellen.

1.2. Verkenning in de oplossingen

Aangezien misconcepten hardnekkig te verhelpen zijn, is traditionele instructie niet voldoende om deze misconcepten te herstellen (Dykstra, et al., 1992). Om misconcepten te verhelpen zal de bestaande kennisstructuur van leerlingen geherstructureerd dienen te worden in een dusdanigheid dat zij de afwijkende concepten loslaten en wetenschappelijke geaccepteerde concepten toelaten. Een simpele manier om dit te bewerkstelligen is om afwijkende concepten op te sporen door leerlingen aan het woord te laten. Hierna kan door middel van het stellen van de juiste vragen de docent een leerling in laten zien dat zijn of haar verklaring voor de betreffende situatie niet klopt, in de hoop dat een leerling zijn afwijkende concept daardoor aanpast. Volgens Posner et al., kunnen misconcepten bestreden worden door middel van het creëren van een cognitief conflict (Posner et al., 1982). Wanneer een leerling geconfronteerd wordt met verschijnselen die zij niet kunnen verklaren aan de hand van hun bestaande cognitieve structuur zal bij hen een behoefte voor verandering opgewekt kunnen worden. Het creëren van een cognitief conflict door leerlingen contradicties te laten ervaren kan een belangrijke stap zijn in het proces van begripsvorming. Bij misconcepten is het dus zo dat het foutief concept dat een leerling heeft dient omgezet te worden in een correct concept. Dit staat ook wel bekend als ‘’conceptual change.’’ Het conceptual change model van Hewson (Hewson, 1984) suggereert dat er drie voorwaarden zijn waaraan een nieuw concept moet voldoen voordat de leerling het met zijn of haar bestaande kennis kan integreren.

1) Het nieuwe concept moet begrijpelijk zijn. De persoon die erover nadenkt, moet weten wat het betekend.

2) Een nieuw concept moet plausibel zijn. Het nieuwe concept moet voor de persoon die erover nadenkt dus naast begrijpelijk ook aannemelijk zijn.

3) Een nieuw concept moet vruchtbaar zijn. Dat wil zeggen dat er een goede reden moet zijn voor de persoon om het concept te gaan incorporeren. Dit is met name het geval wanneer een nieuw concept een bestaande opvatting moet vervangen.

1.3. De POE methode als oplossing

Voor een conceptual change dienen dus concepten bij leerlingen veranderd te worden. Hiervoor zijn activerende werkvormen nodig waarbij leerlingen moeten nadenken en zelf bezig zijn. Een manier om deze conceptual change toe te passen bij leerlingen is om de methode van Predict-Observe-Explain (POE) (Searle & Gunstone, 1990) toe te passen. De POE methode controleert het begrip van leerlingen door hen de volgende drie taken te laten verrichten:

6 |  De leerlingen voorspellen de uitkomst van een gebeurtenis of vraag, en moeten deze

voorspelling onderbouwen

 De leerlingen moeten de waarnemingen die ze doen of het correcte antwoord op de vraag beschrijven

 De leerlingen moeten na de waarneming de voorspelling met onderbouwing bijstellen indien er een conflict is met de waarneming

Na deze taken is het aan de docent om het concept begrijpelijk over te brengen aan de leerlingen zodat het concept meteen ook aannemelijk is. De POE methode kan gebruikt worden bij een demonstratie experiment of cartoon, maar ook bij filmpjes. Bij deze demonstraties, cartoons of filmpje is het idee dat een leerling een verkeerde voorspelling en/of onderbouwing heeft bij een gebeurtenis zodat de leerling tegen een contradictie aanloopt, en dat dit daardoor een reden vormt voor de leerling om een nieuw concept aan te nemen. Costu et al., hebben onderzoek gedaan naar de effectiviteit van de POE methode bij het toepassen van conceptual change (Costu, et al., 2011). Bij het toepassen van de POE methode in dit onderzoek bleek na afloop van de interventie dat het aantal misconcepten bij leerlingen te zijn verminderd. De reden hiervoor was dat de POE methode leerlingen hielp hun voorkennis te evalueren en om hun ideeën opnieuw te bezien. Vanwege de contradicties raakten de leerlingen ontevreden over de kennis die zij bezaten en hielp het hen om een betere, meer wetenschappelijke uitleg te geven over de waarnemingen. De POE methode voldoet dus aan de drie voorwaarden voor de conceptual change model van Hewson, en daarnaast is ook gebleken dat het een effectief middel is om misconcepten te verhelpen. In de POE methode schuilt het gevaar dat leerlingen die een juiste voorspelling doen met een foute wetenschappelijke onderbouwing niet makkelijk te bewegen zijn deze onderbouwing bij te stellen. Door aan de POE methode een stap toe te voegen waarbij de leerlingen elkaars verklaringen delen en deze bespreken kan dit probleem verminderd worden aangezien ze elkaars onderbouwingen bespreken en daardoor tot meer inzichten komen. Verder krijgt door het toevoegen van deze stap de POE een werkvorm van Denken, Delen en Uitwisselen (DDU), en wordt daardoor het samenwerkend leren gestimuleerd.

7 |

2. Empirische verkenning

Uit literatuuronderzoek blijkt dat ook bij het onderwerp licht veel leerlingen kampen met misconcepten. Zo wordt het zien van een object bijvoorbeeld door veel leerlingen verklaard met behulp van een zogenoemd ‘actief model’ waarbij het oog iets uitstraalt (Selley, N.J. (1996)). Enkele andere voorbeelden van aanwezige misconcepten bij leerlingen zijn: (Brickhouse, N. (1994). Fleer, M. (1996)):

 Licht wordt gezien als iets dat gepaard gaat met zijn bron. Zo zit licht bijvoorbeeld in de lamp.

 Licht verplaatst zich verder in het donker.

 Licht verplaatst zich alleen als het sterk genoeg is om te zien.

 Schaduwen worden gezien als een reflectie die dezelfde vorm heeft als het object.  Licht raakt op.

 Licht verplaatst zich overdag minder ver dan in de nacht (Uzun, S., et al. (2013)). Deze misconcepten zijn gevonden bij leerlingen van de middelbare school (onderbouw en bovenbouw) maar ook bij studenten. Dit laat zien dat misconcepten indien deze niet effectief aangepakt worden deze bij leerlingen blijven hangen. Verder blijkt het totaal aantal misconcepten met betrekking tot optica van leerlingen niet af te hangen van de leeftijd maar met het gevolgde onderwijs (Bouwens, en Verkerk, 1988). Misconcepten nemen dus niet af met leeftijd maar moeten daadwerkelijk aangepakt worden in het gevolgde onderwijs van een leerling. Dit onderzoek waarbij de leerlingen al dan niet met succes worden afgeholpen van hun misconcepten kan dus zeer profijtvol zijn in de verdere onderwijscarrière van deze leerlingen.

2.1. Het probleem in de onderzoeksgroep

Dit onderzoek zal uitgevoerd worden op een 4 HAVO klas bestaande uit 10 leerlingen met een spreiding in leeftijd tussen 15 en 17 jaar. Om de aard en de omvang van het probleem bij deze groep leerlingen in kaart te brengen is er een vooronderzoek uitgevoerd, om zo erachter te komen welke misconcepten de leerlingen uit dit onderzoek hebben. De leerlingen hebben hiervoor een test gemaakt die bestaat uit verschillende domeinen. Deze domeinen weerspiegelen de verschillende soorten misconcepten die de leerlingen zouden kunnen hebben. De voormeting bestaande uit 15 meerkeuze vragen is bijgevoegd als Bijlage A: Concept voormeting. De leerlingen moeten bij elke vraag een korte toelichting geven waarom zij het betreffende antwoord hebben gekozen.

Tijdens het maken van de voormeting lieten veel leerlingen weten dat veel vragen simpel waren en dat het geven van een toelichting niet nodig was aangezien het antwoord simpelweg logisch was. Hieruit is af te leiden dat de observatie van Boersma waarin leerlingen refereren naar aspecten van conceptuele kennis als gezond verstand of intuïtie ook bij de leerlingen van dit onderzoek terug te vinden is.

8 | 2.1.1. Resultaten van de voormeting

Bij het bekijken van de antwoorden bleek echter dat maar 2 leerlingen meer dan de helft van de vragen goed had beantwoord en de rest had maar enkele vragen goed beantwoord. Nader onderzoek wees uit dat de vragen 1, 2 en 3 door alle leerlingen foutief zijn beantwoord. Verder werd er ook slecht gescoord op de vragen 4, 5, 7, 11 en 15. Uit de antwoorden van de leerlingen en de toelichting die zij daarbij hebben gegeven zijn onder ander de volgende misconcepten af te leiden die min of meer ook in literatuur tevoorschijn komen:

 Het gezichtsveld van een spiegel wordt groter naarmate de afstand tot de spiegel groter wordt

 Het beeld dat gezien wordt in een spiegel bevindt zich voor de spiegel of op het oppervlak van de spiegel

 Een voorwerp dat gezien wordt neemt alle lichtstralen op en zendt vervolgens zelf lichtstralen uit

 Als een voorwerp licht absorbeert ziet dat voorwerp er wit uit

 Lichtstralen kun je vanaf de zijkant observeren zonder dat deze in het oog terecht komen

 Licht verplaatst zich overdag minder ver dan in de nacht

 Wanneer een lichtstraal door verschillende kleurenfilters gaat dan vermengt de kleur van het licht

Verder blijkt uit de toelichting van de leerlingen bij de vragen een discrepantie tussen de theoretische kennis van een leerling en het vermogen om deze kennis toe te passen in praktische situaties. Zo zijn bijvoorbeeld alle leerlingen bekend met de spiegelwet ( ), maar wordt deze kennis niet of verkeerd toegepast om in de opgaven tot een juiste conclusie te komen. Kortom kunnen we concluderen dat uit dit vooronderzoek blijkt dat er zich ook in deze groep leerlingen misconcepten verschuilen en dus zou de POE methode toegepast kunnen worden om deze misconcepten te verhelpen. Bij het toepassen van de POE methode dienen de leerlingen ook hun antwoorden met elkaar te bediscussiëren. Dit kan voor leerlingen een manier zijn om ook de parate theoretische kennis toe te passen in de huidige situatie en daardoor de discrepantie tussen de kennis en toepassingsvermogen te verhelpen.

9 |

3. Ontwerphypothese en ontwerpregels

Het hoofddoel van dit onderzoek is om misconcepten bij leerlingen te verminderen door middel van het gebruik van de POE methode.

3.1. Ontwerphypothese

Bij dit onderzoek hoort de volgende ontwerphypothese:

Als ik het probleem van misconcepten in de optica aanpak door 4 HAVO leerlingen tegen een contradictie in hun bestaande misconcept aan laat lopen, d.m.v. het toepassen van de POE methode aangevuld met een uitwisselingscomponent, dan zullen leerlingen van elkaar leren en zullen daardoor veel misconcepten verholpen worden.

3.2. Ontwerpregels

Om deze hypothese te toetsen wordt er rekening gehouden met bepaalde ontwerpregels. Deze ontwerpregels bieden concrete handvaten voor het ontwerpen van de onderwijsleeractiviteit. Als ik de leerlingen met de POE methode actief over hun concepten wil laten nadenken dan stelt dat de volgende eisen aan de lessenserie:

 De leerlingen krijgen gedurende de lessenserie bepaalde demonstraties, cartoons of filmpjes te zien die een contradictie kunnen zijn op misconcepten die leerlingen kunnen hebben

 De leerlingen voorspellen de uitkomst van een gebeurtenis, en moeten deze voorspelling onderbouwen. Hierna bediscussiëren zij in tweetallen hun onderbouwde voorspellingen.

 De leerlingen moeten de waarnemingen die ze doen beschrijven

 De leerlingen moeten na de waarneming de voorspelling met onderbouwing bijstellen indien er een conflict is met de waarneming. Hierna bediscussiëren zij in tweetallen hun bijgestelde onderbouwing voor de waarneming waarna de docent het juiste concept begrijpelijk en aannemelijk uit legt.

10 |

4. Onderzoeksplan met twee effectmetingen

Nu de ontwerphypothese en ontwerpregels zijn geformuleerd, moet het onderzoeksplan worden uitgewerkt. Het onderzoeksplan zal de manieren aantonen waarmee het beoogde effect van de lessenserie zal worden vastgesteld.

4.1. Onderzoeksplan

In grote lijnen zal het onderzoek er als volgt uitzien:

 De leerlingen maken een toets dat dient als een voormeting om zo de misconcepten in kaart te brengen.

 Aan de hand van de voormeting wordt er een gerichte lessenserie gemaakt waarbij de misconcepten uitgebreid worden behandeld en bediscussieerd met behulp van de POE methode om zo de gevonden gemeenschappelijke misconcepten te verhelpen.  De leerlingen maken na afloop van de lessenserie nog een toets (nameting) en deze

resultaten zullen vergeleken worden met die van de voormeting.

 De leerlingen vullen na afloop van de lessenserie een learner report in om zo erachter te komen wat de leerlingen hebben geleerd over de lessenserie en wat zij daaraan gehad hebben

Het onderzoek zal als succesvol bestempeld worden als bij leerlingen minder misconcepten worden aangetoond in de nameting in vergelijking met de voormeting.

4.2. Effectmetingen

Het onderzoeksdesign dat bij dit onderzoek gebruikt zal worden bestaat uit een voormeting en een nameting. Het meest optimale zou zijn om dit design te combineren met een controlegroep waarbij de interventie niet is uitgevoerd. Echter heeft de stageschool dit schooljaar maar een 4 HAVO klas waardoor dit niet mogelijk is.

In het onderzoeksplan zullen twee effectmetingen worden opgenomen. Het eerste effect kijkt naar de leerresultaten van de leerlingen. Hiervoor zullen de voormeting en de nameting dienen. Deze zullen met elkaar worden vergeleken en daaruit zal blijken of leerlingen nu minder misconcepten bezitten over het onderwerp licht.

Voor de voormeting en de nameting is een toets ontwikkeld die zo ingericht is dat uit de antwoorden van de leerlingen op de vragen is af te leiden of er zich misconcepten voordoen bij de betreffende leerling. Deze toetsen zullen leerlingen individueel maken en in eigen tempo. De toets bestaat uit meerkeuzevragen, maar leerlingen worden ook gevraagd om uitleg te geven waarom zij de betreffende keus hebben gemaakt, en ook waarom de andere vragen niet correct zijn. De nameting zal bestaan uit soortgelijke vragen als de voormetingen, maar in een andere volgorde en in een ander jasje waardoor het voor leerlingen zal lijken alsof het een compleet andere toets is. De voormeting is bijgevoegd als Bijlage A: Concept voormeting. Deze voormeting is tevens gebruikt als vooronderzoek om de aard en grootte van de misconcepten omtrent optica in de onderzoeksgroep aan te kaarten.

11 | De tweede effectmeting zal proberen om de leereffecten te achterhalen die moeilijk objectief te toetsen zijn. Hiervoor zal een learner report gebruik worden. Met dit learner report zal er geprobeerd worden om erachter te komen wat de leerlingen hebben geleerd over de lessenserie en de daarbij behorende POE methode en wat zij daaraan gehad hebben. Daarnaast zal het learner report ook inzicht verschaffen in wat de leerlingen aangeven in deze lessenserie over zichzelf geleerd te hebben. Voor het ontwerpen van de learner report is gebruik gemaakt van het kwadrantenmodel van De Groot (De Groot, 1980). Hierbij zijn de vragen opgedeeld in vier vraagclusters:

1) Regels over ‘’de wereld’’ (leerstofelement of leerdoel) 2) Uitzonderingen op die regels

3) Regels over je zelf

4) Uitzonderingen van regels over jezelf

Het learner report is bijgevoegd als Bijlage B: Learner report en zal na afloop van de lessenserie door de leerlingen worden ingevuld. Het learner report is daarnaast aangevuld met drie andere vragen die betrekking hebben op de ontwerpregels van dit onderzoek. Het learner report zal dus dienen als een soort terugblik waarin een leerling reflecteert op zijn of haar ervaringen met de lessenserie, en waarin ook iets van zijn of haar kennis wordt uitgelicht. Het is belangrijk om te vermelden dat de eerste effectmeting het belangrijkst is. Hierdoor zal het tweede effect een meer flankerende opzet zal hebben en dus meer kwalitatief van aard zal zijn.

12 |

5. Het ontwerp

Het onderzoek gaat gepaard met een lessenserie over het onderwerp licht waarin de volgende leerdoelen zijn opgesteld:

Je leert:

- Wat spiegelende en diffuse terugkaatsing is

- Wat breking is en waardoor het wordt veroorzaakt

- Rekenen met de brekingsindex en de brekingsformule van Snellius - Hoe beeldvorming bij een bolle lens tot stand komt

- Constructie van het beeld bij projectie met een bolle lens

- Constructie van het beeld bij gebruik van de bolle lens als vergrootglas - Rekenen met de vergroting en de lenzenformule

- Dat licht een golf is en daardoor buiging en breking vertoont

Deze leerdoelen voldoen aan de school examen eisen voor HAVO met betrekking tot licht. Het andere doel van deze lessenserie is om bij leerlingen het aantal misconcepten te verminderen. Om dit te bewerkstelligen zal er in de lessen rekening gehouden worden met de ontwerpregels die voor dit onderzoek zijn samengesteld. Doordat de leerlingen actief dienen na te denken over hun concepten zal er gebruik gemaakt worden van de POE methode. Wanneer er in de les een onderwerp wordt besproken waarbinnen er zich een door de voormeting aangekaarte misconcept over bestaat, dan zal een demonstratie, cartoon of filmpje gebruikt worden om zo de leerlingen tegen een contradictie in hun misconcept aan te laten lopen. Met behulp van de aangepaste POE methode waarbij de leerlingen ook nog hun predicties en observaties met elkaar bediscussiëren zal getracht worden om een conceptual change bij de leerlingen te creëren waardoor het aantal misconcepten zal worden verminderd.

5.1. Voorkennis

Voordat de leerlingen beginnen aan de lessenserie wordt er eerst een inventarisatie opgemaakt van wat zij al weten over dit onderwerp. Aangezien het een kleine klas is wordt dit klassikaal gedaan. Op het bord wordt er een mindmap getekend met als licht het centrale onderwerp. De leerlingen voegen vervolgens toe wat zij weten over dit onderwerp. Een mindmap wordt vaak gebruikt als tool om een samenvatting over een bepaald onderwerp of hoofdstuk te maken om zo bijvoorbeeld hoofdzaken van bijzaken te onderscheiden. In dit geval is gekozen om een mindmap van te voren te maken om zo inzage te krijgen in de voorkennis van de leerlingen. De gemaakte mindmap is terug te vinden in Bijlage C: Mindmap licht. Opvallend is dat de leerlingen al enige kennis hebben over veel dingen die onderdeel zijn van de lesdoelen van deze lessenserie. Zoals eerder besproken gaf de sectie natuurkunde aan dat het overgrote deel van dit onderwerp al behandeld is in het voorgaande schooljaar. De resultaten van deze mindmap zijn in lijn met wat er door de sectie wordt beweerd en legitimeert daarom ook dat er minder tijd vrijgemaakt is voor dit onderwerp. Dit neemt verder niet weg dat alle leerdoelen alsnog in de les behandeld moeten worden, alleen zal het tempo hoger zijn. Wat ook opvalt, is de afwezigheid van

13 | spiegels in deze mindmap aangezien zij in de voorgaande jaren zeker spiegels hebben gebruikt bij het behandelen van dit onderwerp.

5.2. Beschrijving van de lessenserie

De lessenserie is zodanig opgebouwd dat alle leerdoelen worden besproken en dat er voldoende POE momenten worden ingelast in de les. Bij deze POE momenten wordt er zoveel mogelijk de nadruk gelegd op de misconcepten die tijdens de voormeting aan het licht zijn gekomen. Verder wordt er bij de POE methode voornamelijk gezorgd om deze POE methode te koppelen aan vraagstukken die een aansprekende een relevante context bieden waarin er een koppeling wordt gemaakt met het dagelijkse leven. Zo worden bijvoorbeeld spiegels en simpele lichtbronnen zoals de zon en lamp gebruikt. In de discussiefasen van de POE methode probeer ik langs te lopen om zo een indruk te krijgen van de denkwijze van de leerlingen en probeer ik indien nodig het gesprek bij te sturen. Belangrijk is om vragen hierbij niet te beantwoorden maar om deze te counteren met een vraag, en om vervolgvragen in te zetten aan de hand van de antwoorden van de leerlingen op de vragen. Dit zorgt ervoor dat de leerlingen constant aan het nadenken zijn over de stof. Het eindantwoord op de vraag behorende bij de POE zal aan het eind klassikaal worden behandeld en besproken.

De lessen in deze lessenserie zijn gemaakt aan de hand van de OIVTR lesfasering van Ebbens en Ettekoven. In de oriëntatiefase van elke les worden de leerdoelen van de les besproken. Hierdoor krijgt de les voor de leerlingen meer betekenis (Ebbens & Ettekoven, 2012). Deze leerdoelen kunnen geclassificeerd worden als cognitieve vaardigheden welke voornamelijk convergent en reproductief zijn. In de verwerking- en toepassingsfase wordt het toepassen van de leerdoelen gecontroleerd. Alle lessen worden afgesloten in de reflectiefase van de les door terug te blikken naar de leerdoelen van die les. Daarnaast worden de belangrijkste aspecten van de leerdoelen nogmaals kort belicht.

Aan het einde van de eerste les behoren de leerlingen te weten wat: - Spiegelende en diffuse terugkaatsing is

- Breking is en waardoor het wordt veroorzaakt

- Brekingsindex en de brekingsformule van Snellius zijn en hiermee kunnen rekenen In de eerste les wordt daarnaast de POE methode toegepast om:

- Het verschil aan te tonen tussen een primaire en een secundaire lichtbron - Het verschil aan te tonen tussen diffuse en spiegelende terugkaatsing - Het verschil aan te tonen tussen breking en terugkaatsing

- Te onderzoeken waar de afbeelding dat in een spiegel gezien wordt is gelokaliseerd - Het verband te vinden tussen afstand voor de spiegel en de grootte van het beeld De tweede les begint met een terugblik op de leerdoelen van de vorige les. Interactief wordt er met de leerlingen nagegaan in hoeverre deze leerdoelen nog bij de leerlingen zijn blijven hangen. Daarnaast wordt er een korte samenvatting gegeven van de belangrijke aspecten (zoals de wetten/formules) van deze leerdoelen. Hierna worden de nieuwe leerdoelen van deze les geïntroduceerd. Aan het eind van deze les behoren de leerlingen te weten:

14 | - Hoe zij geprojecteerde beelden met een bolle lens kunnen construeren

- Hoe zij een bolle lens als vergrootglas kunnen gebruiken

- Hoe zij kunnen rekenen met de vergroting en met de lenzenformule In de tweede les wordt daarnaast de POE methode toegepast om:

- Vergroting en verkleining te behandelen - Beeldvorming bij lenzen te bekijken

De derde les begint met een terugblik op de leerdoelen in de voorgaande 2 lessen. Verder wordt er de link gelegd tussen die leerdoelen en wat er in deze les besproken zal worden. De leerdoelen van deze les worden vervolgens met de klas gedeeld. Aan het einde van deze les behoren de leerlingen te weten:

- Dat licht een golf is en daardoor buiging en breking vertoont

Na dit met de leerlingen besproken te hebben volgt er de vraag: Wat is licht? Door de antwoorden op deze vraag van twee grote geleerden die tegenstrijdig met elkaar zijn te vergelijken, wordt de aandacht van de leerlingen getrokken. Om deze stof goed aan de leerlingen uit te leggen vindt er eerst een kleine uitleg over golven plaats. De hoofdreden hiervoor is dat het hoofdstuk waarin golven worden behandeld bij deze klas nog niet aan bod is gekomen. In deze les wordt de POE methode toegepast om:

- Het verschil aan te tonen tussen trilling en een golf - Te bekijken wanneer buiging bij golven plaatsvindt - Breking van licht beschrijven als golf

In de vierde les maken de leerlingen de nameting en vullen het learner report in. Daarnaast gaan de leerlingen toepassingsvragen oefenen over dit onderwerp aangezien er over dit onderwerp ook een summatieve toets wordt afgenomen.

5.3. Uitvoering van de ontwerplessen

De uitvoering van de geplande lessen verliep helaas niet precies als gepland. Meteen viel op dat ik in de eerste les teveel hooi op mijn vork heb genomen waardoor ik niet aan alle geplande leerdoelen van die les heb kunnen voldoen. Ook heb ik vanwege de tijd een POE methode vraag niet tijdens deze les kunnen doen. Echter zorgde ik er wel voor dat ik de lesfasering van Ebbens & Ettekoven in stand hield. Dat wil dus zeggen dat ik alsnog de les eindigde met de reflectiefase waarin ik de leerdoelen nogmaals met de klas bespreek en controleer of deze bij de leerlingen zijn aangekomen. De niet behandelde lesdoelen heb ik meegenomen naar de volgende les en zijn in die les besproken. Ook de POE methode vraag heb ik overgeplaatst naar deze tweede les.

Daarnaast had ik in mijn lessen ook een moment van verwerking en toepassing ingelast waarin de leerlingen aan de slag zouden gaan met opdrachten uit het boek. Hier ben ik in geen enkele les aan toegekomen. Echter hebben de leerlingen in mijn ogen doordat er voldoende POE momenten in de lessen waren ingelast wel de lesstof kunnen toepassen en verwerken. De reden voor het gebrek aan tijd is tweeledig. Ten eerste dacht ik dat het uitvoeren van een POE vraag minder tijd vergt dan dat het werkelijk nodig heeft en ten tweede was de klas misschien te enthousiast tijdens het discussiëren van de voorspellingen en waarnemingen.

15 | Verder zijn er ook verschillen te zien tussen de uitvoering van de les en de ontwerpregels. Als ontwerpregel had ik dat leerlingen de uitkomst van een gebeurtenis moeten voorspellen en onderbouwen alvorens zij dit gingen bediscussiëren. Hierbij wou ik dat zij deze onderbouwde voorspelling op papier opschreven. Ditzelfde geldt voor de waarnemingen die zij uiteindelijk opdoen. Indien er een conflict tussen waarneming en voorspelling was dan dienen de leerlingen hun onderbouwing bij te stellen naar een onderbouwing voor de gedane waarneming. Leerlingen hebben bij de eerste POE moment nog wel alles netjes op papier gezet, maar hier was erg veel inzet van mij voor nodig. Ik moest zowat elke leerling individueel hierop aanspreken. Ik liep zelfs rond en deelde pennen en papier uit. Dit vergde zoveel tijd dat ik bij de volgende POE momenten dit niet meer deed. Hierdoor hebben niet alle leerlingen hun voorspellingen, waarnemingen en onderbouwingen op papier opgeschreven. Het onderling bediscussiëren van wat de leerlingen bij elke vraag dachten verliep wel goed.

Ook belangrijk is het feit dat niet alle leerlingen alle lessen van de lessenserie hebben bijgewoond. Twee leerlingen hebben namelijk elk 1 les van de lessenserie gemist vanwege ziekte. Een andere leerling heeft een halve les gemist vanwege het te laat komen in de les.

5.4. Uitvoering van de effectmetingen

Voordat de leerlingen begonnen aan de lessenserie is er een inventarisatie uitgevoerd naar de misconcepten die leerlingen kunnen hebben bij het onderwerp optica. Hiervoor is een voormeting uitgevoerd. Tijdens het maken van de voormeting lieten veel leerlingen weten dat veel vragen simpel waren en dat het geven van een toelichting niet nodig was aangezien het antwoord simpelweg logisch was. Hieruit is af te leiden dat de observatie van Boersma waarin leerlingen refereren naar aspecten van conceptuele kennis als gezond verstand of intuïtie ook bij de leerlingen van dit onderzoek terug te vinden is (Boersma et al., 2009). Bij de het maken van de voormeting waren twee leerlingen afwezig. De voormeting bestond uit 15 meerkeuzevragen waarbij sommige vragen meerdere correcte antwoorden bevatte. Daarnaast dienden de leerlingen een toelichting te geven bij de vragen. De leerlingen gingen serieus aan de slag met deze opgaven en zoals verwacht hadden de leerlingen nogal wat tijd nodig om al deze vragen te beantwoorden. Een enkeling van de leerlingen had geen toelichting gegeven op sommige vragen uit de voormeting. Verder waren er twee leerlingen afwezig bij de voormeting. Een van deze leerlingen heeft de voormeting op een ander tijdstip ingehaald. Bij de andere afwezige leerling heb ik de voormeting niet kunnen afnemen. Hierdoor heb ik in totaal 9 voormetingen kunnen afnemen.

De nameting bestaat uit soortgelijke vragen als de voormeting, alleen zijn de vragen en antwoorden anders geformuleerd. Uit de vragen van de voormeting zijn de vragen gekozen waarop de leerlingen het slechtst scoorde. Dit resulteerde in 9 meerkeuzevragen waarbij elke vraag een toelichting vereist. Bij het maken van de nameting waren de leerlingen minder gefocust dan bij de voormeting. Ik moest een aantal leerlingen corrigeren op hun gedrag doordat zij zaten te praten terwijl zij de nameting aan maken waren. Na een aantal leerlingen bij naam te hebben genoemd en hen duidelijk gemaakt te hebben dat ik ander gedrag van hen verwacht ging het goed. Bij de nameting was één leerling afwezig. Hierdoor heb ik in totaal 9 nametingen afgenomen. De afwezige leerling had wel een voormeting

16 | gemaakt. In totaal heb ik dus maar 8 bruikbare metingen van leerlingen die beide metingen hebben ingevuld.

Wanneer leerlingen klaar waren met het maken van de nameting, deelde ik hen individueel het learner report uit. Ik gaf aan dat zij dit formulier ook dienen in te vullen, en dat zij alvorens zij hiermee zouden beginnen zij heel goed het informatieve stukje tekst op het learner report moeten lezen. Achteraf gezien heeft alleen een enkeling dit stukje tekst gelezen. Een groep leerlingen heeft namelijk de eerste vier vragen beantwoord met de gedachte dat die alleen gelden voor wat er in de voorgaande les is besproken. Het was dus veel beter geweest als ik klassikaal had uitgelegd wat precies de bedoeling was van het learner report. Bij het invullen van het learner report was één leerling afwezig. Hierdoor heb ik 9 ingevulde learner reports uit deze onderzoeksgroep verkregen.

17 |

6. Uitkomsten van de effectmetingen

Nadat de effectmetingen zijn uitgevoerd, dienen zij te worden verwerkt en geanalyseerd. In dit hoofdstuk worden de resultaten van elke effectmeting weergegeven. Dit wordt gedaan per effectmeting.

6.1. Voormeting

Bij het bekijken van de antwoorden bleek echter dat maar 2 leerlingen meer dan de helft van de vragen goed had beantwoord. De rest had maar enkele vragen goed beantwoord. Gemiddeld heeft de klas 37,8 % van de vragen correct beantwoord. Nader onderzoek wees uit dat de vragen 1, 2, 3 en 4 door nagenoeg alle leerlingen foutief zijn beantwoord. Deze vier vragen hebben allen een p-waarde van 0,1 en een rit-waarde van 0,5. Hieruit is af te leiden dat dit voor de leerlingen een moeilijk item is dat alleen door goed scorende student goed is gemaakt. Verder is er ook slecht gescoord op de vragen 5, 7, 11 en 15. Vraag 5 heeft een p-waarde van 0,4 en een rit-waarde van 0,7. Deze vraag kan omschreven worden als een voor leerlingen makkelijk item dat door een groep laag scorende leerlingen fout is gemaakt. Vraag 7 heeft een p-waarde van 0,2 en een rit-waarde van 0,7. Over deze vraag kan gezegd worden dat dit een moeilijk item is die alleen door de goed scorende leerlingen goed is gemaakt. Vraag 11 heeft een p-waarde van 0,2 en een rit-waarde van 0,0. Van deze vraag kan gezegd worden dat dit een moeilijk item is dat geen onderscheid maakt tussen beter en minder goed presterende leerlingen. Vraag 15 heeft een p-waarde van 0,4 en een rit-waarde van 0,9. Over deze vraag kan hetzelfde gezegd worden als over vraag 5. De vragen 6, 8, 9, 10, 12, 13 en 14 zijn door meer dan de helft van de leerlingen goed gemaakt. Al deze vragen zijn makkelijke items die door een kleine groep laag scorende leerlingen foutief zijn beantwoord. Tabel ‎6-1 geeft voor alle vragen de bijbehorende p-waarde en de rit-waarde. Verder bleek er uit de toelichting van de leerlingen op de vragen bleek er een discrepantie tussen de theoretische kennis van een leerling en het vermogen om deze kennis toe te passen in praktische situaties.

Tabel ‎6-1: p-waarden en rit-waarden per opgaven voor de voormeting

Opgaven _{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15}

p-waarde 0,0 0,1 0,1 0,1 0,4 0,8 0,2 0,7 0,7 0,7 0,2 0,6 0,9 0,7 0,4 rit-waarde 0,5 0,5 0,5 0,4 0,7 0,3 0,7 0,3 0,7 0,0 0,0 0,8 0,5 0,5 0,9

6.2. Nameting

De nameting bestaat uit 9 vragen door is door 9 leerlingen gemaakt. Van deze 9 leerlingen hebben er drie leerlingen meer dan de helft van de vragen correct beantwoord. Gemiddeld gezien heeft de klas 39,3 % van het totale aantal vragen correct beantwoord. De vragen 3, 4, 5 en 9 zijn door meer dan de helft van de leerlingen foutief beantwoord. Vraag 3 heeft een p-waarde van 0,3 en een waarde van 0,5. Vraag 9 heeft een p-waarde van 0,4 en een rit-waarde van 0,8. Vraag 4 heeft een p-rit-waarde van 0,1 en een rit-rit-waarde van 0,5 en vraag 5 heeft een p-waarde van 0,0 en een rit waarde van 0,5. Over deze vragen kan gezegd worden dat zij voor leerlingen gezien worden als moeilijke items die alleen door goed scorende leerlingen goed zijn gemaakt. Vragen 1, 2, 3, 6, 7 en 8 zijn door meer dan de helft van de leerlingen goed gemaakt. Vraag 6 heeft een p-waarde van 0,6 en een rit waarde van 0,3.

18 | Deze vraag is voor leerlingen een makkelijk item die geen onderscheid maakt tussen beter en minder goede leerlingen. De overige vragen zijn voor de leerlingen uit deze onderzoeksgroep makkelijke items die door een klein groep laag scorende leerlingen fout is gemaakt. Tabel ‎6-2 geeft voor elke vraag de p- en de rit-waarden aan voor de nameting. Uit de toelichtingen op de vragen in de nameting is de discrepantie tussen te theoretische kennis van een leerling en het vermogen om deze kennis toe te passen in praktische situaties minder sterk aanwezig.

Tabel ‎6-2: p-waarden en rit-waarden per opgaven voor de nameting

Opgaven _{1 2 3 4 5 6 7 8 9}

p-waarde 0,6 0,8 0,3 0,1 0,0 0,6 0,6 0,6 0,4 rit-waarde 0,8 0,4 0,5 0,5 0,5 0,3 0,7 0,9 0,8

6.3. Verschillen tussen voormeting en nameting

De voormeting en nameting bevatten nagenoeg soortgelijke vragen. In de nameting zijn voornamelijk alleen de vragen bijgevoegd waaruit in de voormeting is gebleken dat deze lastig zijn voor de leerlingen. Tabel ‎6-3 geeft weer welke vraag uit de voormeting

overeenkomt met welke vraag uit de nameting.

Tabel ‎6-3: Weergave van welke vragen uit de voormeting overeenkomen met welke vragen van de nameting

Voormeting 1 2 3 4 5 6 7 11 15

Nameting 9 4 6 5 1 2 3 7 8

Wanneer er gekeken wordt naar het percentage correct beantwoorde vragen dan is het te zien dat 37,8 % van de vragen correct werden beantwoord in de voormeting, en dat 38,3 % van de vragen correct werden beantwoord in de nameting. De antwoorden van de leerlingen in de nameting bevatten dus gemiddeld gezien 1,5 % meer correcte antwoorden. Dit is terug te zien in Figuur ‎6-1. Verder kan er ook gekeken worden naar de toename in scores voor de overeenkomende vragen in beide metingen. Figuur ‎6-2 laat de gemiddelde toename in score zien per overeenkomende vraag in de twee metingen. Duidelijk is te zien dat vragen 1, 3, 5, 7, en 15 uit de voormeting in de nameting beter zijn gemaakt door de leerlingen. Verder is te zien dat vragen 2 en 6 uit de voormeting niet beter of slechter zijn gemaakt in de nameting. Opvallend is dat vragen 4 en 11 uit de voormeting beduidend slechter zijn gemaakt in de nameting.

Uit deze informatie is af te leiden dat het misconcept dat licht in de nacht zich verder verplaatst dan overdag nog steeds even sterk aanwezig is bij de leerlingen. Het misconcept dat leerlingen hadden over het beeld dat gezien wordt in een spiegel is ook gebleken even sterk aanwezig te zijn in de nameting. De misconcepten waarbij leerlingen denken dat lichtstralen vanaf de zijkant geobserveerd kunnen worden zonder dat deze ook daadwerkelijk in het oog terecht komen, en dat lichtstralen altijd evenwijdig lopen lijken door deze lessenserie te zijn versterkt.

19 |

Figuur ‎6-1: Percentage goed beantwoorde vragen per meting

Figuur ‎6-2: Gemiddelde toename in score per overeenkomende vraag in de twee metingen (waarin xx->xx, voormeting->nameting voorstelt)

6.4. Learner report

De kracht van een learner report is dat leerlingen in hun eigen woorden uitleggen wat ze geleerd hebben en hoe ze de nieuwe aanpak ervaren hebben. Jammer genoeg is de instructie tijdens het door de leerlingen invullen van het learner report niet geheel vlekkeloos verlopen. Zo gaan de antwoorden van de eerste vier vragen alleen over de laatste les van de lessenserie. De antwoorden op vragen wat de leerlingen tijdens de lessenserie hadden geleerd kwamen dus bijna allemaal overeen met de leerdoelen van de laatste les. Twee leerlingen gaven aan dat zij hadden geleerd dat zij door deze lessenserie andere inzichten hebben verkregen over het onderwerp licht, en dat licht veel logica vereist. Deze leerlingen gaven ook aan dat zij over zichzelf te weten zijn gekomen dat zij minder over dit onderwerp weten dan dat zij voorheen dachten. Ook gaven zij aan dat zij nu weten dat het niet zo is dat wanneer je verder van een spiegel af gaat staan je daardoor meer ziet en andersom. 37,0% 37,5% 38,0% 38,5% 39,0% 39,5% Voormeting Nameting -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 1->9 2->4 3->6 4->5 5->1 6->2 7->3 11->7 15->8

20 | Het learner report bevatte naast de vier vragen volgens het kwadrantenmodel van de Groot, ook nog eens 3 vragen die betrekking hebben op de ontwerpregels van dit onderzoek. Tabel ‎6-4 geeft de resultaten weer van deze vragen. De meeste leerlingen geven aan dat zij door te werken met de POE methode hebben geleerd dat redeneren belangrijk is. Verder geven de leerlingen aan dat zij het prettig vonden dat zij antwoorden en verklaringen van andere leerlingen konden aanhoren. De meerderheid van de leerlingen (44 %) ervoeren geen nadelen tijdens het gebruik van de POE methode. 33 % van de leerlingen gaf aan dat ze het nadelig vonden dat misverstanden konden ontstaan doordat meerdere verklaringen logisch kunnen klinken.

Tabel ‎6-4: Resultaten van het learner report

Door te werken met de POE methode heb ik geleerd dat:

Categorie N % Voorbeeld

Leren van anderen 3 33% '’je kan leren van anderen'' Samenwerken 1 11% '’je kan samenwerken met anderen'' Redeneren belangrijk is 4 44% ''ik moet een redenering vinden voor wat ik denk''

Overige antwoorden 1 11% '’-''

Wat ik prettig vond aan het uitwisselen van mijn verklaringen was dat:

Categorie N % Voorbeeld

Ik kan leren van andermans verklaringen 5 56% ‘'ik begreep waarom het fout was als dat zo was''

Ik iets over mijzelf heb geleerd 1 11% ‘'ik goed ben in verklaringen'' Ik kon discussiëren over de verklaringen 1 11% '’discussiëren met mijn buren over

onze verklaringen'' Ik daardoor meer gemotiveerd om mee te doen in

de les 1 11% '’makkelijker gemotiveerd in de les'' Samenwerken 1 11% ‘'je met iemand anders je antwoord

kan uitwisselen Wat ik een nadeel vond aan het uitwisselen van mijn verklaringen was dat:

Categorie N % Voorbeeld

Er misverstanden kunnen ontstaan 3 33%

‘'er misverstanden komen'' ’’meerdere verklaringen klinken

logisch’’ Ik niet altijd gelijk had 1 11% ‘'ik soms ongelijk had'' Het niet altijd over de lesstof gaat 1

11%

‘' de gesprekken gaan over andere dingen dan de lesstof'' Overige antwoorden 4 44% ‘'-''

21 |

7. Conclusie en discussie

Bij dit onderzoek behoort de volgende hypothese:

Als ik het probleem van misconcepten in de optica aanpak door 4 HAVO leerlingen tegen een contradictie in hun bestaande misconcept aan laat lopen, d.m.v. het toepassen van de POE methode aangevuld met een uitwisselingscomponent, dan zullen leerlingen van elkaar leren en zullen daardoor veel misconcepten verholpen worden.

Uit dit onderzoek kan niet afgeleid worden of het gebruik van POE methode als interventie het directe gevolg is van het gevonden verschil in voormeting en nameting. Uit het learner report kan wel afgeleid worden dat leerlingen aangeven meer van elkaar geleerd te hebben doordat er gebruik is gemaakt van de POE methode aangevuld met een uitwisselingscomponent.

Uit de voormeting is gebleken dat deze onderzoeksgroep een aantal misconcepten bezit. Na de voormeting konden er 7 misconcepten worden benoemd die meer dan de helft van de leerlingen bezitten. Na de lessenserie is er een nameting uitgevoerd om zo het effect van de interventie in de lessenserie te meten. Hieruit is gebleken dat 2 van de 7 misconcepten nog steeds even sterk aanwezig zijn in de onderzoeksgroep. Deze misconcepten zijn dat licht in de nacht verder verplaatst dan overdag en dat het beeld dat gezien wordt in een spiegel zich voor of op het oppervlak van de spiegel bevindt. Drie misconcepten zijn verholpen en twee misconcepten zijn in sterkte toegenomen sinds de interventies gedurende de lessenserie. Deze versterkte misconcepten zijn dat leerlingen denken dat lichtstralen vanaf de zijkant geobserveerd kunnen worden zonder dat deze ook daadwerkelijk in het oog terecht komen, en dat lichtstralen altijd evenwijdig lopen. De resultaten van dit onderzoek zijn niet significant gebleken om eventuele toenamen of afnamen in de scores tussen de voormeting en nameting aan de interventie toe te kennen.

Uit het learner report is gebleken dat leerlingen van het toepassen van de POE methode hebben geleerd dat redeneren belangrijk is. Door het toevoegen van de uitwisselingscomponent aan de POE methode, zijn de leerlingen met elkaar in gesprek gegaan en hebben zij hun verklaring bediscussieerd. Het learner report gaf aan dat leerlingen dit prettig vonden en dat zij van elkaar geleerd hebben. De leerlingen gaven aan dat een nadeel van het uitwisselen van verklaringen tussen leerlingen is dat meerdere verklaringen logisch kunnen klinken. Het is hierom belangrijk dat de docent aan het einde van de POE methode duidelijk aangeeft hoe het werkelijk in elkaar zit zodat verwarring voorkomen wordt.

Dit onderzoek is uitgevoerd bij een onderzoeksgroep bestaande uit 10 leerlingen. Verder zijn beide metingen (voormeting en nameting) maar bij 8 leerlingen uitgevoerd. Bij de twee resterende leerlingen is alleen een van beide metingen uitgevoerd. De grootte van de groep is dus zeer klein voor een goed statistisch onderzoek. Een ander zwak punt in dit onderzoek is het feit dat de leerlingen in de onderzoeksgroep moeilijk te motiveren zijn. Meer dan de helft van deze leerlingen is namelijk blijven zitten en heeft het gevoel alles al gezien te hebben waardoor zij moeilijk vooruit te slepen zijn. Deze onderzoeksgroep is dus niet ideaal gebleken om dit onderzoek bij uit te voeren. Dit onderzoek uitvoeren op een of meerdere

22 | grote klassen waarbij in een klas een interventie is uitgevoerd en de andere niet zou de betrouwbaarheid van dit onderzoek enorm helpen. Daarnaast is het belangrijk dat de leerlingen een strakke instructie krijgen wanneer zij zelf aan de slag moeten. Dit geldt zowel bij het inlassen van POE momenten als het maken van opdrachten zoals de nameting of het learner report.

In de lessenserie zijn ook een aantal vragen die gesteld waren in de voormeting uitgebreid behandeld met behulp van de POE methode. Een van deze vragen kwam terug in de nameting. Ook hier bleek dat de leerlingen een verkeerd antwoord hadden op deze vraag. Dit onderzoek is dus in lijn met eerdere onderzoeken (zoals Uzun et al., 2013) waarin wordt beweerd dat misconcepten hardnekkig zijn weg te werken.

Wat dit onderzoek overduidelijk aangeeft is dat er misconcepten zijn, ook in optica. Deze misconcepten kunnen bij leerlingen verschillen. Wat ik docenten aanbeveel is om het bestaan van misconcepten te erkennen. Zodra het bestaan ervan is erkend kan er gekeken worden naar een manier om misconcepten te voorkomen of te verhelpen. Een simpele stap hierin kan zijn om leerlingen aan het woord te laten. Hierdoor kan een docent zichtbaar maken of leerlingen de juiste veronderstelling hebben. Is dit niet het geval dan kan een docent met behulp van het stellen van de juiste vragen een leerling doen inzien dat zijn concept verkeerd is en de leerling op deze manier zijn concept te doen verwerpen. Een onderwijsvorm om dit te doen is het gebruik van de POE methode. Bij deze methode krijgt een leerling namelijk de gelegenheid om zelf te ontdekken dat zijn of haar denkbeeld fout is en bied ook de gelegenheid voor een leerling om zijn of haar concept bij te stellen. Jammer genoeg kan uit dit onderzoek niet met zekerheid worden gezegd of deze methode werkt. Echter kan ik wel zeggen dat het een prettige methode is om mee te werken en dat het voor leerlingen ook prettig werkt.

23 |

8. Analytische terugblik

Dit vak heeft mij doen beseffen dat er meer in educatief ontwerpen zit dan het simpelweg bedenken van een leuk idee en dat vervolgens tot uitvoering brengen. Dat idee moet namelijk eerst uitgebreid onderzocht worden en er dient een gevalideerd ontwerp gecreëerd te worden door de literatuur in te duiken. Hieruit is al namelijk een heleboel af te leiden zoals de effectiviteit van dat idee voordat je het idee überhaupt hebt uitgevoerd. Daarnaast toont dit vak het belang van het stellen van de juiste en complete hypothese en ontwerpregels. Deze ontwerpregels vormen de ruggengraat van het onderzoek. Bij de uitvoering is dus belangrijk om de ontwerpregels in acht te nemen. Afwijkingen daarin zullen het namelijk moeilijk maken om de uiteindelijke resultaten te linken met het leuke idee dat bedacht is.

Ik heb zelf een technische achtergrond. Voor mijn master thesis heb ik 9 maanden lang onderzoek verricht in een lab voor Shell. De manier van onderzoek doen in dit geval verschilt op veel manieren van het onderzoek dat ik voor Shell heb verricht. Waar ik in het lab zeg maar (bijna) alle touwtjes in handen had, was dat in het klaslokaal zeker niet het geval. Op een school zijn er zo veel variabelen, denk aan tijdstip op de dag, dag van de week, leerlingenpopulatie, relatie tussen leerlingen onderling, relatie tussen docent en leerlingen en nog veel meer die je in een lab niet hebt. Ik vond het daarnaast ook lastig om dit onderzoek in te passen in de huidige planning van de klas. Doordat het onderzoek eerst goedgekeurd dient te worden, heb ik ontzettend moeten sleutelen in de jaarplanning van deze onderzoeksgroep. Het is een ware uitdaging om onder al deze omstandigheden alsnog een goed onderzoek uit te voeren en daar zinnige informatie uit te halen. Het doen van dit onderzoek heeft zeker weten een positieve bijdrage geleverd aan mijn professionele ontwikkeling. Zo heeft het verdiepen in de literatuur over misconcepten mij vakinhoudelijk mij meer informatie verschaft in de aard en omvang van misconcepten en niet alleen in de natuurkunde. Door het doen van literatuuronderzoek naar oplossingen voor deze misconcepten heb ik nieuwe vakdidactische kennis opgedaan waaronder de POE methode. Door dit onderzoek heb ik ook nog praktische ervaring met deze methode opgedaan. Hierdoor kan ik met zekerheid zeggen dat ik deze methode in het vervolg van mijn lessen ook nog zal gebruiken.

24 |

Literatuur

Abdul Gafoor, K. & Akhilesh, P.T. (2008) Misconceptions in Physics among Secundary School Students. Journal of Indian Education, 34(1), pp. 77-90.

Boersma, K., van Graft, M. & Knippels, M. C. (2009) Concepten van kinderen over natuurwetenschappelijke thema’s. Stichting leerplanontwikkeling (SLO) Enschede.

Bouwens, R.E.A. en Verkerk, G. (1988) Inventarisatie van misconcepties in de optica. Tijdschrift voor Didaktiek der -wetenschappen, Vol 6, nr. 2, pp. 83-98

Boyd, C.A. (1966) A study of unfounded beliefs, Science Education, 50, pp. 396-398.

Brickhouse, N. (1994). Children’s observations, ideas, and the development of classroom theories about light. Journal of Research in Science Teaching, 31(6), 639-656.

Costu, B., Ayas, A. & Niaz, M. (2011) Investigating the effectiveness of a POE-based teaching activity on students’understanding of condensation. Instr Sci 40, pp. 47-67.

De Groot, A.D. (1980). Over leerervaringen en leerdoelen. [About learning experiences and objectives]. In: Handboek onderwijspraktijk, afl. 10 (november 1980).

Doran, R. L. (1972) Misconceptions of selected science concepts held by elementary school students. Journal of Research in Science Teaching, 9, pp. 127-137.

Dykstra, D. I., Boyle, C. F., and Monarch, I. A. (1992). Studying Conceptual change in learning physics. Science Education, 76, pp. 615-652

Ebbens, S. & Ettekoven, S. (2012). Effectief leren – basisboek. Groningen: Noordhoff Uitgevers B.V.

Fleer, M. (1996). Early learning about light: mapping preschool children’s thinking about light before, during and after involvement in a two week teaching program. International Journal of Science education, 18(7), 819-836. Hammer, D. (1994) Students beliefs about conceptual knowledge in introductory physics. INT. J. sci. edu., Vol 16, No. 4, pp. 385-403.

Hewson, P. W. (1984) The role of conceptual conflict in conceptual change and the design of science instruction. Elsevier Science Publishers B.V.

Kuethe, L. J. (1963) Science Concepts: A study of ‘’sophisticated’’ errors. Science Education, 47, pp. 361-364. Lebouter-Barrell, L. (1976) Concepts of mechanics in young people, Physics Education, 11(7), pp. 462-466. Piaget, J. (1929) The Childs Conception of the World. New York: Harcourt, Brace.

Piaget, J. (1930) The Childs Conception of Physical Causality. London: Keagan Paul.

Searle, P. & Gunstone, R.F. (1990) Conceptual Change and Physics Instruction: A Longitudinal Study. Selley, N.J. (1996). Children’s ideas on light and vision. International Journal of Science Education, 18(6), 713-723. Uzun,S., Alev, N. & Karal, I.S. (2013) A cross-age study of an understanding of light and sight concepts in physics. Science Education International, Vol. 24(2), pp. 129-149.

Za’rour, G. I. (1975) Science misconceptions among certain groups of students in Lebanon, Journal of Research in Science Teaching, 12, pp. 385-392.

25 |

Bijlagen

Bijlage A: Concept voormeting

(zie bijgevoegde bestand onder de naam: Bijlage A_Concept voormeting)

Bijlage B: Learner report

(zie bijgevoegde bestand onder de naam: Bijlage B_Learner report)

Bijlage C: Mindmap licht

(zie bijgevoegde bestand onder de naam: Bijlage C_Mindmap licht)

Bijlage D: Concept nameting

(zie bijgevoegde bestand onder de naam: Bijlage D_Concept nameting)

Bijlage E: Lesmateriaal

26 |

Bijlage F: Tijdsplanning

Dit onderzoek zal uitgevoerd worden in de periode van week 46 tot en met week 2. Er zijn drie lessen van 60 minuten per week waarbij 2 lessen op maandag en 1 les op woensdag zijn. De voorlopige planning ziet er als volgt uit:

Week Te doen Inleveren Opmerking

44 Ontwerpnotitie

46 Uitvoeren en analyseren van het vooronderzoek voor de empirische verkenning

NO GO vanwege te weinig uitgewerkte

ontwerpnotitie 46-48 Herschrijven ontwerpnotitie +

maken van de lesplannen voor de lessenserie

48 Maken van de lesplannen voor de lessenserie

Herkansing voor de ontwerpnotitie

26 november voor 9 uur ‘s ochtends

49 Lesplannen laten nakijken

door vakdidacticus

Indien er

bezwaren/aanpassingen zijn op de lesplannen deze zo snel mogelijk toepassen 50 Uitvoering van les 1, 2 en 3

51 Nameting + learner report.

52 Analyseren van de uitkomsten Kerstvakantie

1 Schrijven van het eindverslag Kerstvakantie

2 Inleveren van het

eindverslag

7 januari voor 9 uur ‘s ochtends

3 - 5 Inleveren herkansing

eindverslag

31 januari voor 23 uur ‘s avonds